【発明の詳細な説明】
次の塗装のために亜鉛または亜鉛合金被覆鋼板を調製するための
当該鋼板のイオン衝撃法の使用
本発明は、塗装を目的とする亜鉛被覆鋼板の予備表面処理に関する。
公知のように、過去数年間にわたり、亜鉛または亜鉛合金被覆鋼板の品質を向
上させるために、かなりの進展が見られている。しかし、塗装後の良好な外観を
得るためには、とくに該鋼板の表面外観に関して、なお、種々の改善が望ましい
と思われる。
本発明の目的は、塗装を目的とする前記鋼板の新規な調製法を提供することに
あり、当該方法はとくに、塗装鋼板の表面外観を改善することができる。
このために、本発明の主題は、塗装を目的とする亜鉛または亜鉛合金被覆鋼板
のイオン衝撃法の使用にある。
本発明による予備処理は、被覆鋼板の塗装前に、少なくとも１つの塗装する面
に、少なくとも１種類の中性ガス、または少なくとも１種類の反応性ガスもしく
は、少なくとも１種の中性ガスおよび少なくとも１種の反応性ガスより成る混合
物のイオンで、イオン侵食、熱電子効果、または化学作用もしくはこれらの現象
の少なくとも２つの組合せによって鋼板の表面状態を変えるだけのエネルギーお
よび密度を有するイオンを用いて真空中でイオン衝撃を加えることである。
中性ガスはアルゴン、キセノンおよびクリプトンから選ぶのが好都合であろう
。反応性ガスは、酸素、フッ素、水素および揮発性炭化水素から選ぶのが好まし
い。反応性ガスが揮発性炭化水素であるとき、イオン衝撃に用いられるイオン化
条件下で、揮発性炭化水素は炭素イオンを生成する。本発明による予備真空処理
は、衝撃させるイオンの作用によって、亜鉛または亜鉛合金被覆鋼板の表面状態
を変えることを目的とする。
このために、イオンは好ましくは５００ないし２０００ｅＶ、より好ましくは
７５０ないし１０００ｅＶ、たとえば８５０ｅＶ程度のエネルギーを有する。
イオンの密度は好都合には１０15ないし１０18イオン／ｃｍ2、たとえば５．
１０16イオン／ｃｍ2である。
圧力が好都合には１０2ないし１０-2Ｐａ、好ましくは１ないし１０-2Ｐａ、
たとえば５．１０-1Ｐａである真空チャンバー内でイオン性プラズマ中に鋼板を
入れることによって鋼板を処理する。
該処理は３分間行うことができる。
亜鉛被覆基質表面は、このように、イオン侵食、表面熱電子効果または化学作
用によって変化する。これらの現象のいくつかが同時に起る場合がある。
とくに、イオン衝撃は、鋼板表面から物質の除去をもたらし得る。
イオン衝撃後、鋼板は、衝撃を受けた面にそれ自体公知の塗装法を用いて塗装
する準備が整う。
この目的のために、鋼板を真空チャンバーから取出して、高圧で塗装ユニット
に送る。
本発明の他の目的は、したがって、亜鉛または亜鉛合金被覆鋼板を塗装する方
法において、本来の塗装工程前に、鋼板の少なくとも１つの塗装する面に前記の
ような真空中のイオン衝撃による予備処理を行うことを特徴とする前記方法であ
る。
実際に、塗装前に行う予備真空処理は、生成物上への塗膜の良好な付着状態を
保証すると同時に、塗装後の外観に関して生成物の改善をもたらす。
この解決策は、真空チャンバーの使用によって、環境的に好ましくかつ汚染問
題を生じないで済むと同時に、簡単で経済的である。
これらの有利な結果は、真空プラズマ衝撃が鋼板の表面状態を変え、とりわけ
表面粗度を増すという事実によって説明することができる。
イオン衝撃処理により、塗装前の鋼板の表面粗度が増すにもかかわらず、塗装
後の鋼板外観の改善が得られることは驚くべきことである。
本発明によって塗料を塗布した鋼板は、表面外観が良いために、とくに有利で
ある。したがって、本発明の最終主題は、鋼板に付着させた亜鉛または亜鉛合金
より成るアンダーコートおよび該アンダーコート上に塗布される塗料被膜を含み
、前記塗料塗装を行う前に、上記のように真空中のイオン衝撃処理によってアン
ダーコートの表面状態を変化させたことを特徴とする被覆鋼板である。
次の諸試験によって本発明を説明する。試験１：
この試験の目的は、塗装前に、本発明によって処理した亜鉛または亜鉛合金被
覆鋼板、より詳細には熱亜鉛めっき鋼板の外観が、亜鉛または亜鉛合金を被覆し
、より詳細には熱亜鉛めっきし、さらに塗装した鋼板の外観と比較してすぐれて
いることを示すことにある。
この試験は２種類の熱亜鉛めっき鋼板試料１および２で行い、試料はそれぞれ
従来通り、熱亜鉛めっき法、すなわ主に亜鉛を含む浴中への熱漬によって亜鉛被
膜が付与される。このようにして付着した被膜は、質量単位で、アルミニウムを
０．５％、鉄を０．４６％、鉛を０．０３％および若干の残留不純物を含み、残
りは亜鉛より成る。この被膜の厚さは約１１μｍで、この被膜を有する鋼板全体
の厚さは０．７５ｍｍである。
試料２は、雰囲気が１０-2Ｐａの圧力下にある真空チャンバーに入れ、該試料
の塗装する面に、アルゴンから得た中性ガスイオンによってイオン衝撃を加える
。
該イオンは５００ｅＶに等しいエネルギーを有し、そのイオン電流密度は０．
１６ｍＡ／ｃｍ2である。
前記表面処理は３分間行う。試料１は処理せずにコントロールとして役立たせ
る。
次に前記２種類の試料について、従来技術で、十分に公知の種々の操作、すな
わち、アルカリ脱脂、水洗、精製、トリカチオンリン酸塩処理、水洗、クロム酸
不動態化、水洗、乾燥を行う。
次に、各試料それぞれに、２５μｍに等しい厚みの最初の塗料被膜を適用する
ことができるＰＰＧ ＥＤ４ ７１７／９５８形式の電気泳動操作を行う。次に
厚さが約４５μｍの第１の塗料を塗装した後乾燥し、さらに約４５μｍのラッカ
ー塗料を塗装した後、また乾燥する。この試験は、このように塗装した試料のＤ
ＯＩ（像の明確さ）、すなわち前記試料表面がおおよそ鮮明な像を反射する能力
の示現を測定することに本質があり、ＤＯＩの測定は塗膜の張力および光沢を考
慮に入れるものである。試料１ないし４の塗装面のＤＯＩを測定するために、Ｃ
ＨＩＭＩＬＡＢ ＥＳＳＯＲ社から市販されている装置を利用し、該装置はいく
つかの並列平行領域に分類されたオープンリングを描いた透明な標的物を包含し
、第１番目の領域は直径の大きないくつかの同一リングによって占められ、この
領
域に面すると値１０が記録される。したがって、以下の領域は漸次小さな直径の
同一リングで占められ、１０から最高１００にわたる段階のそれぞれ漸次大きな
値に相当する。
各試料ごとに、光を用いて、標的物の像を試料面の１つに投影し、試験を行う
作業者は、３０°の入射角で塗装面を観察するときに、完全に見える最小のリン
グに相当する値を採る。
試験の結果から、未処理試料１の値は８５で、試料２の値は９５であり、した
がって、塗装前に本発明によって処理した熱亜鉛めっき鋼板の外観が改善される
ことがわかる。試験２：
この試験の目的は、本発明による処理が、亜鉛または亜鉛合金被覆鋼板、より
詳細には熱亜鉛めっき鋼板の表面のミクロ形態を変えることを示すことにある。
１から４まで番号をつけた４個の鋼板試料を、試料の各主表面に亜鉛被覆を付
着させる目的で浴中に高温で浸漬する。
試料１および２は、質量単位で、アルミニウムを０．５％、鉄を０．４６％、
鉛を０．０３％および若干の残留不純物を含み、残りは亜鉛より成る被膜を形成
させる目的で、主に亜鉛を含む浴に浸漬する。
こうして従来の付着させた被膜の厚さは約１１μｍで、被覆鋼板全体の厚さは
０．７５ｍｍである。
試料３および４は、質量単位で、アルミニウムを０．４７％、鉄を０．４６％
、鉛を０．０２８％および若干の残留不純物を含み、残りは亜鉛より成る被膜を
形成させる目的で、主に亜鉛を含む浴に浸漬する。
こうして従来のように付着させた被膜の厚さは約１１μｍで被覆鋼板全体の厚
さは０．７５ｍｍである。試料２および４は、さらに、雰囲気が１０-2Ｐａの圧
力下にある真空チャンバーに入れて、前記試料の塗装しようとする面に、アルゴ
ンから得た中性ガスイオンによるイオン衝撃を加える。
該イオンは５００ｅＶに等しいエネルギーを有し、イオン電流密度は０．１６
ｍＡ／ｃｍ2である。
前記表面処理は３分間行う。試料１および３は処理を行わずにコントロールと
して用いる。次に前記面の表面のミクロ形態を特徴づける２．５という切断いき
値（ｃｕｔ−ｏｆｆ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を有する粗度Ｒａを試料１ないし４
の各主面で測定する。得た結果を次表に記す。
本発明によって処理した熱亜鉛めっき鋼板の面は無処理鋼板の面よりも粗度Ｒ
ａを増し、該性質は鋼板をつくるのに概して望ましいことが認められる。また、
本発明によって、粗度を増しても塗装鋼板の外観を損わないことを認めることも
できる。試験３：
この試験の目的は、本発明による熱亜鉛めっき鋼板上の塗料の付着性を示すこ
とにある。この試験を行うために、試験２と同じ条件で調製した４種類の鋼板を
使用する。
４種類の各試料に従来技術で十分に公知の種々の操作、すなわち、アルカリ脱
脂、水洗、精製、トリカチオン燐酸塩処理、水洗、クロム酸不活性化、水洗、乾
燥を行う。
次に、各試料に、それぞれに１１μｍに等しい厚さの最初の塗料被膜を適用す
ることができるＰＰＧ ＥＤ４ ７１７／９５８形式の電気泳動操作を行う。
つぎに、試料が２バールの空気圧下で、２パスする間に、試料に一定量のショ
ット（１００ｍｌ）を投射することに本質があるショットブラストを行う。
ショットブラスト試験は１から９にわたる値を示し、該値は塗料のはがれ度合
を表わすもので、値１がもっとも劣化の少ない外観を意味する。
得られた結果はすべての試料が値１であることを示し、これは熱亜鉛めっき鋼
板の本発明による処理がショットブラストを受けても該鋼板の良好な性質に影響
を及ぼさないことを示すものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The use of the ion bombardment method of a steel sheet for preparing a zinc or zinc alloy coated steel sheet for subsequent coating. The present invention relates to a preliminary surface treatment of a zinc coated steel sheet for coating purposes. As is known, considerable progress has been made over the last few years to improve the quality of zinc or zinc alloy coated steel sheets. However, in order to obtain a good appearance after coating, it seems that various improvements are still desired, especially regarding the surface appearance of the steel sheet. The object of the present invention is to provide a new method for preparing said steel sheet for the purpose of painting, which method in particular can improve the surface appearance of the coated steel sheet. For this reason, the subject of the invention is the use of the ion bombardment of zinc or zinc alloy coated steel sheets for coating purposes. The pretreatment according to the invention comprises at least one neutral gas, or at least one reactive gas, or at least one neutral gas and at least one, on at least one surface to be coated, before coating the coated steel sheet. Vacuum with ions of a mixture of reactive gases of the species having the energy and density to alter the surface state of the steel sheet by ionic attack, thermionic effect, or chemical action or a combination of at least two of these phenomena. Inside is to add ion bombardment. The neutral gas may conveniently be chosen from argon, xenon and krypton. The reactive gas is preferably selected from oxygen, fluorine, hydrogen and volatile hydrocarbons. When the reactive gas is a volatile hydrocarbon, the volatile hydrocarbon produces carbon ions under the ionization conditions used for ion bombardment. The pre-vacuum treatment according to the invention aims to change the surface condition of the zinc or zinc alloy coated steel sheet by the action of bombarding ions. For this purpose, the ions preferably have an energy of around 500 to 2000 eV, more preferably 750 to 1000 eV, for example around 850 eV. The density of ions is expediently 10 15 to 10 18 ions / cm 2 , eg 5. 10 16 ions / cm 2 . The steel sheet is treated by placing it in an ionic plasma in a vacuum chamber whose pressure is conveniently 10 2 to 10 -2 Pa, preferably 1 to 10 -2 Pa, for example 5.10 -1 Pa. The treatment can be performed for 3 minutes. The zinc coated substrate surface is thus altered by ionic attack, surface thermoelectron effect or chemistry. Some of these phenomena may occur simultaneously. In particular, ion bombardment can result in the removal of material from the steel plate surface. After ion bombardment, the steel sheet is ready to be applied to the impacted surface using coating methods known per se. For this purpose, the steel sheet is removed from the vacuum chamber and sent at high pressure to the coating unit. Another object of the present invention is therefore a method of coating a steel sheet coated with zinc or a zinc alloy, prior to the actual coating step, on at least one surface of the steel sheet to be pretreated by ion bombardment in a vacuum as described above. The method is characterized in that In fact, the pre-vacuum treatment performed before painting ensures a good adhesion of the coating on the product, while at the same time providing an improvement of the product with respect to its appearance after painting. This solution is environmentally friendly and avoids pollution problems by using a vacuum chamber, while at the same time being simple and economical. These advantageous results can be explained by the fact that the vacuum plasma bombardment changes the surface condition of the steel sheet, and in particular increases the surface roughness. It is surprising that the ion bombardment treatment results in an improvement in the appearance of the steel sheet after coating, despite the increased surface roughness of the steel sheet before coating. The steel sheet coated with the coating material according to the present invention is particularly advantageous because it has a good surface appearance. Therefore, the final subject of the invention comprises an undercoat made of zinc or a zinc alloy deposited on a steel sheet and a paint film applied on the undercoat, in a vacuum as described above before carrying out the paint application. The surface state of the undercoat is changed by the ion bombardment treatment of 1. The present invention will be described by the following tests. Test 1: The purpose of this test is that the appearance of a zinc or zinc alloy coated steel sheet treated according to the present invention, more specifically a hot-dip galvanized steel sheet, coated with zinc or a zinc alloy before coating, more particularly a heat treatment. It is to show that it is superior to the appearance of galvanized and painted steel sheets. This test is carried out on two types of hot-dip galvanized steel sheet samples 1 and 2, which are each conventionally provided with a zinc coating by the hot-galvanizing method, that is, by hot dipping in a bath mainly containing zinc. The coating thus deposited contains, by mass, 0.5% aluminum, 0.46% iron, 0.03% lead and some residual impurities, the balance being zinc. The thickness of this coating is about 11 μm, and the total thickness of the steel sheet having this coating is 0.75 mm. Sample 2 is placed in a vacuum chamber whose atmosphere is under a pressure of 10 -2 Pa, and the surface to be coated of the sample is subjected to ion bombardment with neutral gas ions obtained from argon. The ion has an energy equal to 500 eV and its ion current density is 0. It is 16 mA / cm 2 . The surface treatment is performed for 3 minutes. Sample 1 served as a control without treatment. Then, the above-mentioned two kinds of samples are subjected to various well-known operations in the prior art, that is, alkali degreasing, water washing, purification, tricationic phosphate treatment, water washing, chromic acid passivation, water washing, and drying. . Each sample is then subjected to an electrophoretic operation of the PPG ED4 717/958 format, in which an initial paint coating with a thickness equal to 25 μm can be applied. Next, a first paint having a thickness of about 45 μm is applied and then dried, and further a lacquer paint of about 45 μm is applied and then dried. This test consists essentially in measuring the DOI (image clarity) of the thus coated sample, ie the manifestation of the ability of the sample surface to reflect a roughly sharp image, the measurement of the DOI being the coating. It takes into account the tension and gloss of the. To measure the DOI of the painted surface of Samples 1 to 4, a device commercially available from C HIMILAB ESSOR was used, which device was a transparent target depicting an open ring classified into several parallel parallel regions. Including the object, the first region is occupied by several identical rings of large diameter, facing this region a value of 10 is recorded. Therefore, the following areas are occupied by the same ring of progressively smaller diameter, corresponding to progressively larger values of each of the steps from 10 up to 100. For each sample, the light is used to project an image of the target onto one of the sample planes, and the operator performing the test has the smallest visible minimum when observing the coated surface at an incident angle of 30 °. Take the value corresponding to the ring. The results of the tests show that the untreated sample 1 has a value of 85 and the sample 2 has a value of 95, thus improving the appearance of the hot-dip galvanized steel sheet treated according to the invention before coating. Test 2: The purpose of this test is to show that the treatment according to the invention alters the surface micromorphology of zinc or zinc alloy coated steel sheets, more particularly hot-galvanized steel sheets. Four steel plate samples, numbered 1 to 4, are immersed in the bath at elevated temperature for the purpose of depositing a zinc coating on each major surface of the sample. Samples 1 and 2 contained 0.5% aluminum, 0.46% iron, 0.03% lead, and some residual impurities, with the remainder being zinc, in mass units. Immerse in a bath containing mainly zinc. Thus, the thickness of the conventionally deposited coating is about 11 μm and the overall thickness of the coated steel sheet is 0.75 mm. Samples 3 and 4 contained, by mass, 0.47% aluminum, 0.46% iron, 0.028% lead and some residual impurities, the remainder being zinc, with the aim of forming a coating. Immerse in a bath containing mainly zinc. The thickness of the coating thus deposited as in the prior art is about 11 μm, and the total thickness of the coated steel sheet is 0.75 mm. Samples 2 and 4 are further placed in a vacuum chamber whose atmosphere is under a pressure of 10 -2 Pa, and the surface of the sample to be coated is subjected to ion bombardment with neutral gas ions obtained from argon. The ions have an energy equal to 500 eV and an ion current density of 0.16 mA / cm 2 . The surface treatment is performed for 3 minutes. Samples 1 and 3 are used as controls without any treatment. The roughness Ra, which has a cut-off threshold of 2.5, which characterizes the surface micromorphology of said surface, is then measured on each major surface of Samples 1 to 4. The results obtained are shown in the following table. It will be appreciated that the surface of the hot-dip galvanized steel sheet treated according to the present invention has a higher roughness Ra than that of the untreated steel sheet, which property is generally desirable for making the steel sheet. It can also be seen that the invention does not impair the appearance of the coated steel sheet even if the roughness is increased. Test 3: The purpose of this test is to show the adhesion of the paint on the hot-dip galvanized steel sheet according to the invention. To perform this test, four types of steel sheets prepared under the same conditions as in Test 2 are used. Each of the four types of samples is subjected to various operations well known in the prior art, that is, alkali degreasing, water washing, purification, tricationic phosphate treatment, water washing, chromic acid inactivation, water washing, and drying. Each sample is then subjected to an electrophoretic operation of the PPG ED4 717/958 format, in which a respective initial paint coating with a thickness equal to 11 μm can be applied to each sample. Next, shot blasting, which essentially consists in projecting a fixed amount of shot (100 ml) onto the sample during two passes under the air pressure of 2 bar, is performed. The shot blast test shows a value ranging from 1 to 9, which indicates the degree of peeling of the paint, and the value 1 means the appearance with the least deterioration. The results obtained show that all the samples have a value of 1, which indicates that the treatment according to the invention of hot-galvanized steel sheets does not affect the good properties of the steel sheets when subjected to shot blasting. Is.
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フロントページの続き
(72)発明者 ル・デュック，イエプ
フランス共和国 57000 メス，リュ・プ
ラーント ３────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(72) Inventor Le Duc, Yep
France 57,000 Metz, Ryupu
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